设$\mathbb{D}$是复平面$\mathbb{C}$上的单位圆盘, $H(\mathbb{D})$是$\mathbb{D}$上的解析函数空间. Bloch空间$\mathcal{B}=\mathcal{B}(\mathbb{D})$定义为
Zygmund空间$\mathcal{Z}=\mathcal{Z}(\mathbb{D})$定义为
$\alpha$-Bloch空间$\mathcal{B}^{\alpha}(\mathbb{D})$定义为
$\alpha$-Zygmund空间$\mathcal{Z}^{\alpha}=\mathcal{Z}^{\alpha}(\mathbb{D})$定义为
当$\alpha=1$, 则$\mathcal{B}^{\alpha}$和$\mathcal{Z}^{\alpha}$分别为$\mathcal{B}$和$\mathcal{Z}$.
作为Bloch空间的推广, 近来, Ramos Fernándz在文献[1]中利用Young函数定义了Bloch-Orlicz空间.设$\varphi:[0, \infty)\rightarrow[0, \infty)$为一个严格递增的凸函数, 且$\varphi(0)=0$, $\lim\limits_{t\rightarrow\infty}\varphi(t)=\infty$.如果对于某个只依赖于$f\in H(\mathbb{D})$的$\lambda>0$,
称$f$属于Bloch-Orlicz空间, 记为$\mathcal{B}^{\varphi}=\mathcal{B}^{\varphi}(\mathbb{D})$.显然, $\mathcal{B}^{\varphi}$为$F$-空间, 且若$\varphi(t)=t, t\geq0$, $\mathcal{B}^{\varphi}$即为Bloch空间$\mathcal{B}$, 由于$\varphi$是凸函数, 不难验证Minkowski泛函
定义了$\mathcal{B}^{\varphi}$上的一个半范数, 即Luxemburg半范数, 其中
事实上, 可以证明$\mathcal{B}^{\varphi}$在范数$\|f\|_{\mathcal{B}^{\varphi}}=|f(0)|+\|f\|_{b^{\varphi}}$下是一个Banach空间且
利用上式可以证明Bloch-Orlicz空间$\mathcal{B}^{\varphi}$等距同构于$\mu$-Bloch空间, 其中
因此, 对于任何$f\in\mathcal{B}^{\varphi}\backslash\{0\}$, 有
在文献[2]中, 作者定义了Zygmund-Orlicz空间.如果对于某个只依赖于$f\in H(\mathbb{D})$的$\lambda>0$,
则称$f$属于Zygmund-Orlicz空间, 记为$\mathcal{Z}^{\varphi}=\mathcal{Z}^{\varphi}(\mathbb{D})$.类似于Bloch-Orlicz空间, 利用$\varphi$的凸性, 可以验证Minkowski泛函
为$\mathcal{Z}^{\varphi}$定义了一个半范数.此外还可证明$\mathcal{Z}^{\varphi}$在范数$\|f\|_{\mathcal{Z}^{\varphi}}=|f(0)|+|f'(0)|+\|f\|_{z^{\varphi}}$下是一个Banach空间且
利用上式可以证明Zygmund-Orlicz空间$\mathcal{Z}^{\varphi}$等距同构于$\mu$-Zygmund空间, 其中
因此, 对于任何$f\in\mathcal{Z}^{\varphi}\backslash\{0\}$, 有
设$\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射, $g:\mathbb{D}\rightarrow\mathbb{C}$为一个解析映射,
称$C_{\phi}^{g}$为广义复合算子.当$g=\phi'$时,
由于$f(\phi(0))$为一个常数, 故$C_{\phi}^{g}$实质上就是复合算子$C_{\phi}$.因此, $C_{\phi}^{g}$可以看作复合算子的推广, 见文献[3-9].在文献[2]中, 作者研究了从Zygmund空间到Bloch-Orlicz空间和Zygmund-Orlicz空间的广义复合算子的有界性和紧性, 本文研究从$\alpha$-Zygmund空间到$\mathcal{B}^{\varphi}$和$\mathcal{Z}^{\varphi}$的广义复合算子的有界性和紧性.由于当$\alpha=1$时, $\alpha$-Zygmund空间为Zygmund空间$\mathcal{Z}$, 故考虑当$\alpha\neq1$时, $C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$和$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$的有界性和紧性.文中的$C$是一个正常数, 在不同地方可以表示不同的值.
在引理2.1中, 当$\alpha=1$时, 可参见文献[10], 其它的情况也可类似证明, 见文献[11].利用文献[12]中命题3.11的方法, 不难证明下列引理2.2.
引理2.1 对于任何$f\in\mathcal{Z}^{\alpha}$, $\alpha>0$, 我们有
(ⅰ)当$0<\alpha<1$时, $|f'(z)|\leq\frac{2}{1-\alpha}\|f\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}$;
(ⅱ)当$\alpha=1$时, $|f'(z)|\leq\log\big(\frac{e}{1-|z|^{2}}\big)\|f\|_{\mathcal{Z}}$;
(ⅲ)当$\alpha>1$时, $|f'(z)|\leq\frac{2}{\alpha-1}\frac{\|f\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}}{(1-|z|^{2})^{\alpha-1}}$.
引理2.2 设$g\in H(\mathbb{D})$, $\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射.令$X=\mathcal{Z}^{\alpha}$, $Y=\mathcal{B}^{\varphi}$或$\mathcal{Z}^{\varphi}$, 则$C_{\phi}^{g}:X\rightarrow Y$是紧算子当且仅当$C_{\phi}^{g}:X\rightarrow Y$是有界算子, 且对于$\mathcal{Z}^{\alpha}$中在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零的任意有界序列$\{f_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}$, 都有$\|C_{\phi}^{g}f_{n}\|_{Y}\rightarrow0, n\rightarrow\infty$.
引理2.3 设$0<\alpha<1$, $\{f_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}$为$\mathcal{Z}^{\alpha}$中的任意有界序列且在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, $n\rightarrow\infty$.则
证 设$M=\sup\limits_{n}\|f_{n}\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}<\infty$.任取$\epsilon>0$, 存在$0<\eta<1$使得$(1-\eta)^{1-\alpha}<\epsilon$.若$\eta<|z|<1$, 则
故
由于$\{f_{n}\}$在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 则由Cauchy估计, $\{f'_{n}\}$也在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 有
因此$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\sup\limits_{z\in\mathbb{D}}|f'_{n}(z)|=0$.
本部分我们给出广义复合算子$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$的有界性和紧性的特征.
定理3.1 设$g\in H(\mathbb{D})$, $\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射, $0<\alpha<1$.则下列命题等价:
(ⅰ) $C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是紧算子;
(ⅱ) $C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是有界算子;
(ⅲ)
证 (ⅰ)$\Rightarrow$(ⅱ)由于紧算子是有界算子, 显然成立.
(ⅱ)$\Rightarrow$(ⅲ)设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是有界算子, 则对于所有$f\in\mathcal{Z}^{\alpha}$, 都存在一个常数$C$使得$\|C_{\phi}^{g}f\|_{\mathcal{B}^{\varphi}}\leq C\|f\|_{Z^{\alpha}}$.取函数$f(z)=z\in \mathcal{Z}^{\alpha}$, 显然有$\|f\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}=1$, 则
(ⅲ)$\Rightarrow$(ⅰ)设$k_{1}<\infty$, 令$\{f_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}$为$\mathcal{Z}^{\alpha}$中的任意有界序列, 且在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, $n\rightarrow\infty$.由于$(C_{\phi}^{g}f_{n})(0)=0$, 故
由引理2.3可知$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\sup\limits_{z\in\mathbb{D}}|f'_{n}(\phi(z))|=0$.因此, $\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\|C_{\phi}^{g}f_{n}\|_{\mathcal{B}^{\varphi}}=0$, 由引理2.2可知$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是紧算子.
定理3.2 设$g\in H(\mathbb{D})$, $\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射, $\alpha>1$.则$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是有界算子当且仅当
证 假设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是有界的.利用函数$f(z)=z\in \mathcal{Z}^{\alpha}$, 类似于定理3.1的证明, 则$k_{1}<\infty$.对于任何$b, z\in\mathbb{D}$, 令$h_{b}(z)=\frac{(1-|b|^{2})^{2}}{(1-\overline{b}z)^{\alpha}}$, 则
则$h_{b}\in\mathcal{Z}^{\alpha}$.令$b=\phi(\omega), \omega\in\mathbb{D}$且使得$\frac{1}{2}<|\phi(\omega)|<1$, 直接计算可得
由$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$的有界性知, 存在一个常数$C$, 使得$\|C_{\phi}^{g}h_{\phi(\omega)}\|_{\mathcal{B}^{\varphi}}\leq C$, 则由(3.3) 式,
由此可得
利用$k_{1}<\infty$, 有
由(3.4) 和(3.5) 式即可得到(3.2) 式.
反之, 假设$k_{2}<\infty$, 对于任何$f\in\mathcal{Z}^{\alpha}\backslash\{0\}$, 由引理2.1 (iii), 有
其中$C\geq\frac{2}{\alpha-1}k_{2}$.故存在一个常数$C$, 使得$\|C_{\phi}^{g}f\|_{\mathcal{B}^{\varphi}}\leq C\|f\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}$, 即$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是有界的.
定理3.3 设$g\in H(\mathbb{D})$, $\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射, $\alpha>1$.则$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是紧算子当且仅当$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是有界算子, 且
证 假设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是紧算子, 则$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是有界算子.令$\{z_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}$是$\mathbb{D}$中的序列且$|\phi(z_{n})|\rightarrow1$, $n\rightarrow\infty$.取函数$ h_{n}(z)=\frac{(1-|\phi(z_{n})|^{2})^{2}}{(1-\overline{\phi(z_{n})}z)^{\alpha}}, $由定理3.2的证明知$\sup\limits_{n\in\mathbb{N}}\|h_{n}\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}<\infty$.同时易见$\{h_{n}\}$在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 则由引理2.2, $\|C_{\phi}^{g}h_{n}\|_{\mathcal{B}^{\varphi}}\rightarrow0, n\rightarrow\infty$.则
反之, 假设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是有界算子且(3.6) 式成立, 则仿照定理3.1, 可得$k_{1}<\infty$, 且对于任意的$\epsilon>0$, 存在$\delta\in(0, 1)$, 使得只要$\delta<|\phi(z)|<1$, 就有
设$\{f_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}$为$\mathcal{Z}^{\alpha}$中的任意有界序列且在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 令$K=\{z\in\mathbb{D}:|\phi(z)|\leq\delta\}$, 又$(C_{\phi}^{g}f_{n})(0)=0$, 则由$k_{1}<\infty$及(3.7) 式可得
由于$\{f_{n}\}$在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 则由Cauchy估计, $\{f'_{n}\}$也在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 特别地, $\{\omega:|\omega|\leq\delta\}$为$\mathbb{D}$的紧子集, 则有$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\sup\limits_{|\omega|\leq\delta}|f'_{n}(\omega)|=0$, 因此$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\|C_{\phi}^{g}f_{n}\|_{\mathcal{B}^{\varphi}}=0. $由引理2.2可得$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{B}^{\varphi}$是紧算子.
本部分我们给出广义复合算子$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$的有界性和紧性的特征.
定理4.1 设$g\in H(\mathbb{D})$, $\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射, $0<\alpha<1$.则$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界算子当且仅当
证 假设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界算子, 即对于所有$f\in\mathcal{Z}^{\alpha}$, 都存在一个常数$C$使得$\|C_{\phi}^{g}f\|_{\mathcal{Z}^{\varphi}}\leq C\|f\|_{Z^{\alpha}}$.取函数$f(z)=z\in \mathcal{Z}^{\alpha}$, 则
则(4.1) 式成立.取函数$f(z)=z^{2}\in \mathcal{Z}^{\alpha}$, 显然有$\|f\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}=2$, 则
利用$\phi(z)$的有界性和$k_{3}<\infty$, 即可得到
对于任何$z\in\mathbb{D}$及非零的$b\in\mathbb{D}$, 令
则
从而$p_{b}\in\mathcal{Z}^{\alpha}$.令$b=\phi(\omega)$, $\omega\in\mathbb{D}$且$\frac{1}{2}<|\phi(\omega)|<1$, 则
由$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$的有界性知, 存在一个常数$C$, 使得$\|C_{\phi}^{g}p_{\phi(\omega)}\|_{\mathcal{Z}^{\varphi}}\leq C$, 则由(4.4) 式,
利用$k_{5}<\infty$, 有
则由(4.5) 和(4.6), (4.2) 式成立.
反之, 假设$k_{3}, k_{4}<\infty$, 对于任何$f\in\mathcal{Z}^{\alpha}\backslash\{0\}$, 由引理2.1(ⅰ), 有
其中$C\geq\frac{2}{1-\alpha}k_{3}+k_{4}$, 并且利用了事实
故存在一个常数$C$, 使得$\|C_{\phi}^{g}f\|_{\mathcal{Z}^{\varphi}}\leq C\|f\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}$, 即$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界的.
定理4.2 设$g\in H(\mathbb{D})$, $\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射, $0<\alpha<1$.则$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是紧算子当且仅当$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界算子, 且
证 假设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是紧算子, 则显然$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界的.令$\{z_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}$是$\mathbb{D}$中的序列使$|\phi(z_{n})|\rightarrow1, $ $n\rightarrow\infty$.令
由定理4.1的证明知$\sup\limits_{n\in\mathbb{N}}\|p_{n}\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}<\infty$.同时易见$\{p_{n}\}$在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 由引理2.2, $\|C_{\phi}^{g}p_{n}\|_{\mathcal{Z}^{\varphi}}\rightarrow0, n\rightarrow\infty$.则
反之, 假设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$有界且(4.7) 式成立, 则由定理4.1, 可得$k_{3}, k_{5}<\infty$, 且对于任意的$\epsilon>0$, 存在$\delta\in(0, 1)$, 使得只要$\delta<|\phi(z)|<1$, 就有
令$\{f_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}$为$\mathcal{Z}^{\alpha}$中的任意有界序列, $\sup\limits_{n\in\mathbb{N}}\|f_{n}\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}\leq L$, 且在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 令$K=\{z\in\mathbb{D}:|\phi(z)|\leq\delta\}$, 又$(C_{\phi}^{g}f_{n})(0)=0$, 则由$k_{3}, k_{5}<\infty$及(4.8) 式可得
由于$\{f_{n}\}$在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 则由引理2.3知$ \lim\limits_{n\rightarrow\infty}\sup\limits_{z\in\mathbb{D}}|f'_{n}(\phi(z))|=0. $再由Cauchy估计, $\{f'_{n}\}$, $\{f''_{n}\}$也在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零.特别地, $\{\phi(0)\}$, $\{\omega:|\omega|\leq\delta\}$均为$\mathbb{D}$的紧子集, 则有$ \lim\limits_{n\rightarrow\infty}|f'_{n}(\phi(0))|=0, \lim\limits_{n\rightarrow\infty}\sup\limits_{|\omega|\leq\delta}|f''_{n}(\omega)|=0.$从而由引理2.2可得$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是紧算子.
定理4.3 设$g\in H(\mathbb{D})$, $\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射, $\alpha>1$.则$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界算子当且仅当
证 假设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界算子, 利用定理4.1, 可证得$k_{3}<\infty$, 通过取函数$p_{b}(z)$, 进行相似的讨论, 即可证得(4.10) 式.下证(4.9) 式, 对于任何$z\in\mathbb{D}$, 及非零的$b\in\mathbb{D}$, 令
则易证$q_{b}\in\mathcal{Z}^{\alpha}$.令$b=\phi(\omega), \omega\in\mathbb{D}$且$\frac{1}{2}<|\phi(\omega)|<1$, 直接计算可得
另外由$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$的有界性知, 存在一个常数$C$, 使得$\|C_{\phi}^{g}q_{\phi(\omega)}\|_{\mathcal{Z}^{\varphi}}\leq C$, 则由(4.11) 式,
利用$k_{7}<\infty$可得
利用$k_{3}<\infty$, 我们有
由(4.12) 和(4.13) 式即可得到(4.9) 式.
反之, 假设$k_{6}, k_{7}<\infty$, 根据引理2.1(iii), 仿照定理4.1的方法, 不难证得$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界算子.
定理4.4 设$g\in H(\mathbb{D})$, $\phi$为$\mathbb{D}$的解析自映射, $\alpha>1$.则$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是紧算子当且仅当$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界算子, 且
证 假设$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是紧算子, 则显然$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是有界的.令$\{z_{n}\}_{n\in\mathbb{N}}$是$\mathbb{D}$中的序列使$|\phi(z_{n})|\rightarrow1$ ($n\rightarrow\infty$).则利用定理4.2, 通过取函数$p_{n}(z)$, 可证得(4.15) 式成立.下证(4.14) 式, 令
则$\sup\limits_{n\in\mathbb{N}}\|q_{n}\|_{\mathcal{Z}^{\alpha}}<\infty$且$\{q_{n}\}$在$\mathbb{D}$的紧子集上一致收敛于零, 由引理2.2, $\|C_{\phi}^{g}q_{n}\|_{\mathcal{Z}^{\varphi}}\rightarrow0, n\rightarrow\infty$.则有
利用(4.15), (4.16) 式即可得
反之, 假设(4.14), (4.15) 式成立, 则利用引理2.1(iii), 仿照定理4.2和定理3.3的过程, 易证$C_{\phi}^{g}:\mathcal{Z}^{\alpha}\rightarrow\mathcal{Z}^{\varphi}$是紧算子.